Международная команда астрономов-планетологов сообщила об открытии нового небесного тела – под названием 2015 RR245. Это седьмая известная науке карликовая планета Солнечной системы. Официально она будет признана и получит имя, вместо рабочего названия, как только учеными из Международного астрономического союза будут окончанию перепроверены результаты исследований астрономов, открывших эту планету.
Как и большинство карликовых планет, 2015 RR245 обнаружена в так называемом поясе астероидов Койпера — области нашей Солнечной системы за пределами орбиты Нептуна. Предположительный диаметр планеты – всего 700 километров – в 3,3 раза меньше диаметра Плутона. Один год на этой планете длится 730 земных лет, а ее орбита представляет собой сильно вытянутый эллипс.
В дальней точке орбиты, она отлетает от Солнца на 18 миллиардов километров – 120 астрономических единиц (расстояние от Земли до Солнца), но при этом не подлетает к нему ближе, чем на 5 миллиардов километров – 34 астрономические единицы. По подсчетам ученых, максимальное сближение с этой планетой должно произойти всего через 80 лет – в 2096 году. Можно сказать, совсем скоро, учитывая длительность года на этой планете.
К сожалению, ученым пока не удалось выяснить ни облик, ни химический состав обнаруженной планеты, поскольку она находится слишком далеко для детальных опытов – все, что имеют ученые в своем распоряжении – это законы физики и серии фотографий трудноразличимой блеклой точки на фоне гораздо ярче светящихся звезд. Но виртуозно применяя физические законы динамики, даже на основе настолько скудных данных, как видим, можно очень многое узнать о любом подобном объекте.
В работе астрономов всегда так – когда с момента первой телескопической фотографии – где любое небесное тело выглядит как крохотная точка на фоне триллионов звезд, и до момента когда можно сделать уже первые выводы, например, что «обнаруженный объект может быть планетой нашей Солнечной системы», проходят месяца, а за месяцами – годы.
Например, то, что для обычных людей – зима и лето, для астрономов – две фотографии с максимального удаленных друг от друга точек в цикле вращения Земли. Все для того, чтобы сравнивая эти изображения, получался эффект бинокулярного зрения, и только тогда можно с относительной точностью говорить о расстоянии до тех или иных запечатленных на снимке с телескопа объектов.
Но это лишь середина пути – далее любое открытие должно быть официально признанно мировым сообществом. Для этого нужно, чтобы независимая группа астрономов, используя готовые расчеты координат звездного неба, смогла хотя бы отыскать в свои телескопы тот объект, о котором идет речь.
Ничего не поделаешь – такая у астрономов работа, которая ничем так не обусловлена, как временем. И даже малейшая неточность и погрешность в вычислениях может обесценить годы и даже десятилетия кропотливой работы. Можете себе представить, каково это – всерьез и профессионально заниматься наукой наблюдения за Вселенной.
А ведь двести лет назад были известны только 7 планет Солнечной системы – от ближайшего к Солнцу Меркурия, до далекого, едва различимого в телескопы Урана, открытого в 1781 году английским астрономом Вильямом Гершелем. Все они были открыты с изобретением первых телескопов и разработкой первых моделей Солнечной системы. Открытия следующих планет стали свершаются сначала в теории, и только потом – на практике.
С развитием астрофизики, ученые научились рассчитывать орбиты небесных тел. Вместе с тем, в орбите последней из открытых на тот момент планет – Урана, астрономы обнаружили аномалию. В 1845 году они заметили, что стабильно двигавшаяся по своей рассчитанной орбите планета вдруг заметно отклонилась от намеченного курса – на две минуты дуги, что достаточно много и это уже никак спишешь на математическую погрешность.
Пытаясь найти объяснение обнаруженной странности, французский астроном Урбен Жан Жозеф Леверье предположил (и не ошибся), что на орбиту Урана влияет гравитация другого массивного небесного тела. Тогда он думал, что аномалия вызвана неизвестной кометой. В начале 1846 года он математически обосновал, что кроме гравитационного воздействия какого-то массивного объекта, никакими другими астрономическими моделями смещение орбиты Урана объяснить невозможно.
Воочию обнаружить далекую планету – задача непростая даже с использованием современной техники. Сперва нужно разглядеть на небе тусклую точку, едва различимую на фоне гораздо более ярких звезд. И крайне велика вероятность, что она сама окажется далекой и неяркой звездой. Нужно снова повторить наблюдения спустя некоторое время и если обнаруженная точка немного передвинется относительно соседних звезд, только тогда можно с хоть какой-то уверенностью заявлять, что вы обнаружили именно планету.
Но в том же 1846 году, на основе вычислений Жан Жозефа Леверье, в которых описывалось предполагаемое местоположение этого массивного объекта, немецкий астроном Иоган Готфрид Галле впервые обнаружил в свой телескоп восьмую планету Солнечной системы — Нептун.
На самом деле, первым, кто пришел к выводу, что аномальная орбита Урана – признак еще одной планеты, был не Леверье, а математик из Англии Джон Кауч Адамс. Его публикация, в которой высказывалась догадка о наличии еще одной, неизвестной ранее планеты, появилась еще в сентябре 1845 года. А к моменту обнаружения Нептуна немецким астрономом, у Адамса уже была физическая модель с расчетами предполагаемого местоположения неизвестной планеты. Но ему просто не повезло – он хотел доказать свою теорию самостоятельно, а в то время в Англии было невозможно найти достаточно точную карту звездную карту неба, чтобы с ее помощью сориентироваться в наблюдениях.
Но так, как Нептун впервые был фактически обнаружен немецким астрономом Галле, который проводил исследования на основе работ Леверье, то и наибольшая часть славы, особенно прижизненной, досталась математику из Франции, а не на несколько месяцев опередившему его англичанину. Только теперь, в современной истории наук, справедливости ради упомянуты обе фамилии – Леверье и Адамса, как двоих ученых-теоретиков, параллельно предсказавших открытие восьмой планеты Солнечной системы.
Это открытие не только добавило новый «шарик» во все астрономические атласы, но и подарило нам достоверный и действенный метод обнаружения неизведанных космических объектов. Этот же метод послужил основой к сегодняшнему открытию вновь пригодился:
В самом начале XX века ученые столкнулись с другим отклонением в перемещении Урана, но уже в совершенно другой точке орбиты. Помимо очевидного смещения за счет гравитационного воздействия благодаря этому же и открытой планеты, астрономы обнаружили другое, едва различимое смещение, которое одним только Нептуном объяснить уже было нельзя.
Такое слабое искажение орбиты Урана вполне можно было бы уложить в допустимую расчетную погрешность – не будь такого бодрого ажиотажа к поиску новых планет, наверное, так и поступили бы. Но ученые пришли к другому выводу: на Уран воздействует еще одна неизвестная планета, гораздо меньше и дальше Нептуна, которую осталось лишь найти. Ее так условно и назвали – «Планета Икс»: иксом принято обозначать искомое значение в математических уравнениях.
Это название придумал Персиваль Лоуэлл, главный инициатор поисков Плутона, состоятельный американский астроном-бизнесмен, в 1897 году основавший всемирно известную обсерваторию Лоуэлла, которая и по сей день является крупнейшей частной обсерваторией в США.
В 1906 году он учредил масштабный проект по поискам девятой планеты Солнечной системы. В своей обсерватории он рассчитал все теоретически возможные значения для небесных координат, где могла обнаружиться искомая «Планета Икс», и посвятил остаток жизни ее поискам.
Примечательно, что в марте и апреле 1915 года, обсерватории Лоуэлла действительно удалось запечатлеть пару снимков Плутона, благодаря которым он реально мог стать первооткрывателем новой планеты, но не сумел его там опознать. А вскоре после упущенного и несбывшегося триумфа, Персиваль Лоуэлл тяжело заболел и скоропостижно скончался уже в следующем году, в возрасте 61 года – к ноябрю 1916. Как будто сама Судьба обиделась и забрала его за то, что он, имея на руках плоды трудов всей жизни, так и не смог их разглядеть.
Но все это выяснилось значительно позже и лишь по архивам обсерватории – уже после официального открытия планеты Клайдом Томбо в 1930 году, причем, и так совпало, работая в той же самой обсерватории Лоуэлла, но уже при другом руководстве.
Если Нептун теоретически можно было открыть и «классическим методом» — с помощью случайного обнаружения в телескоп, то случайно обнаружить Плутон невозможно. Его можно разглядеть только с помощью гигантских специализированных телескопов, и то, только заранее зная, что он должен быть именно там.
Планета расположена настолько далеко, и она настолько маленькая, что на многих фотографиях, на которых действительно удалось «поймать» Плутон и раньше, тот легко сливался с браком фотоэмульсии или накладывался на куда более яркие звезды позади него. Получалось, что объект, который появлялся на одном снимке, но исчезавший на другом, интерпретировался как случайно попавший в кадр астероид и не рассматривался всерьез.
Но с момента официального открытия и до конца XX века Плутон считался девятой, самой дальней, самой маленькой и самой «странной» планетой нашей Солнечной системы. Основная «странность» заключалась в том, что на снимках Плутон выглядел не как круглая точка, а как овальное световое пятнышко, на различных кадрах – различной формы.
Лишь к 1978 году, Джеймс Кристи выяснил причину этой «странности», тем самым совершив открытие Харона – спутника Плутона. Все дело в том, что разрешающей способности земных телескопов просто не хватило, чтобы с такого огромного расстояния снять их как два близко расположенных друг к другу объекта – те и слились лишь в одно вытянутое пятно.
Кстати, во всех астрономических атласах, изданных до открытия спутников, Плутон изображен в виде вытянутого астероида. На самом деле, с формой у Плутона все в порядке – он достаточно массивен, для того, чтобы представлять собой шар правильной формы, но недостаточно массивен для всего остального. Относительно своей орбиты, Плутон вращается вокруг пустого места в космосе.
Дело в том, что диаметр Плутона всего лишь вдвое превосходит диаметр Харона, и их общий центр масс находится за пределами поверхности планеты. Это называется двойной планетной системой, когда точка центра масс двух соизмеримых небесных тел оказывается не внутри одного из них (как у Земли и Луны), а в пространстве между ними.
По сути, солнечная орбита – это не линия маршрута планеты вокруг солнца, а линия маршрута центра масс планетной системы вокруг него. Даже Земля за год совершает оборот не относительно центра своего ядра, а относительно центра масс системы «Земля-Луна», слегка смещенной в сторону спутника. Но эта точка расположена настолько глубоко под поверхностью нашей планеты, что вокруг Солнца действительно вращается Земля — точка внутри нее.
Но этого не сказать про Плутон: подобно спутнику он сам вращается вокруг центра масс системы «Плутон-Харон» – за пределами планеты в открытом космосе. К тому же с 2005 по 2011 год, сначала с помощью орбитального телескопа «Хаббл», затем используя зонд «New Horizons», ученые обнаружили, что помимо Харона, вокруг Плутона вращается еще 4 спутника. Но все они настолько малы, даже относительно карликового Плутона, что под действием гравитации даже не смогли спрессоваться в шарообразную форму, а так же практически не влияют на смещение центра масс этой планетной системы.
По сути, они представляют собой обычные астероиды, случайно увязавшиеся за планетой в поясе Койпера. А сам Плутон по массе настолько мал, что неспособен собственной гравитацией расчистить вокруг себя пространство в космосе. Вместо того, чтобы упасть, встреченные астероиды по спутниковой орбите начали вращаться – и даже не вокруг него, а вокруг системы «Плутон-Харон».
Но с наступлением XXI века, вся астрономия совершила резкий рывок вперед – с развитием процессорной техники, запуском орбитальных телескопов и зондов для миссий в дальние уголки Солнечной системы. Ученые смогли увидеть, что находится за тем «горизонтом», который ранее считался недостижимым даже в теории.
С появлением орбитального телескопа «Хаббл», в астероидном поясе Койпера, помимо Плутона астрономы открыли несколько новых небесных тел – слишком массивных для того, чтобы считать их астероидами, но мельче любых ранее известных науке планет. И все они находятся слишком далеко, чтобы была хоть какая-то на дальнейшую колонизацию и поддержание там органической жизни – там слишком темно и холодно. Все, что они могут дать науке – больше знаний об устройстве как Солнечной, так и других звездных систем. Но даже людей туда не отправить.
И в Международном астрономическом союзе поняли, что неразумно будет причислять каждый из этих объектов к полноценным планетам Солнечной системы. Но раньше ученые даже не задумывались – каким объективным критериям должна соответствовать планета, чтобы она могла называться планетой. Поэтому в 2006 году, было принято решение ввести 3 критерия к планетам Солнечной системы:
1) Планета должна обращаться по орбите вокруг Солнца и быть спутником нашей звезды, а не одной из планет – Отличие от обычных спутников наподобие луны.
2) Планета должна быть достаточно массивна, чтобы принять форму гидростатического равновесия (форму шара) под действием своих гравитационных сил. – Отличие от астероидов и подобных объектов.
3) Планета должна быть достаточно массивна, чтобы своей гравитацией суметь расчистить свою орбиту от других небесных тел, кроме его спутников. – Этот критерий как раз отсеивает все недавно открытые небесные тела, включая Плутон.
Когда МАС определился с этими поправками – они отнесли Плутон в разряд «карликовых планет». Также их называют «плутоиды» и ТНО – «транснептуновые объекты». На сегодняшний день, с учетом последнего открытия, ученым известно 7 таких объектов: Плутон, Эрида, Хаумеа, Макемаке, Седна, Квавар, и открытый накануне 2015 RR245.